公司名稱：廣州市安普檢測技術服務有限公司 6kmwv.cn
摘要：通過宏觀形貌分析、掃描電鏡及能譜分析、金相組織檢測、力學性能檢測、化學成分檢測對六角螺栓斷裂原因進行分析。結果表明，失效螺栓的化學成分、表心硬度、顯微組織、jinglidudengzhibiaojunwuyichang。duankouhongguanxingmaoxianshi，yueerfenzhiyiduanmianquyuchengxianheise。jingnengpusaomiaobiaoming，heisequyuyanghuayanzhong，gaiquyukenengjingliguogaowenyanghua。duankouweiguankejianmingxiandeyanjingduanliexingmao，jinglicuda。jieheluoshuanzhizaogongyi，tuiduanhongdagongxujiarelucunzai“跑溫”情況導致樣品發生過燒。因此，判斷螺栓失效模式為過燒引起的過載斷裂。
某型號的動車轉向架部位的六角頭螺栓在裝配過程中發生斷裂，設計安裝扭矩為80N.m，安裝時螺紋部位塗抹潤滑油。該批次螺栓材質為35CRMO，規格為M12*110，性能等級為10.9級。螺栓製造工藝為：斷料—粗加工—紅打—拋丸—熱處理—機械性能檢測—CNC精加工—滾絲—100%探傷—表麵處理。
1六角頭螺栓斷裂失效分析
1.1化學成分分析
采用直讀光譜儀對送檢螺栓進行化學成分分析，結果表明1所示符合GB/T3077-2015標準中關於35CRMO鋼的規定。
1.2宏觀分析
圖1suoshiweisongjianshiyanhongguanxingmao，kejianduanliefashengyukaojintoubuyicedeguangganchu，duankoufujinweifaxianmingxiandesuxingbianxing，duankouzuoceyueerfenzhiyiduanmianmianjidequyuchengheise（箭頭所示）。將斷口分為A、B、C、D4個區域進一步描述。
1.3掃描電鏡及能譜分析
圖2所示為失效螺栓斷口低倍形貌，可見斷麵粗糙，無明顯塑性變形，斷口左側約為二分之一斷麵麵積的區域呈黑色（箭頭所示）。將斷口分為A BCD4個區域進一步描述。
A區微觀形貌分析圖3所示。圖3（a）、圖3（b）為A區微觀形貌，斷麵存在明顯的覆蓋物，隱約可見沿晶形貌，晶粒粗大。圖3（C）為A區能譜分析結果，可見覆蓋物主要成分為鐵的氧化物。圖4、圖5分別為B、C兩區微觀形貌分析。可見明顯的沿晶形貌，晶粒粗大，晶麵存在少量微孔，晶界已經變寬，出現熔融的特征，評價晶粒直徑約為0.15MM。圖6所示為D區微觀形貌，可見明顯的韌窩形貌。
1.4金相組織分析
對縱向撥開斷裂殘件進行金相觀察，斷麵黑色區域縱截麵拋光態形貌圖7所示，可見黑色區域斷麵走勢蜿蜒，存在明顯的氧化層，斷麵附近可見明顯的沿晶裂紋，裂紋內部填充氧化物。
采用4%硝酸酒精溶液對拋光態試樣進行腐蝕並觀察，圖8所示為黑色區域麵附近金相組織，可見分支裂紋兩側存在輕微脫碳現象。
圖9所示為失效螺栓心部顯微組織，為均勻的回火索氏組織。
圖10所示為失效螺栓晶粒度形態，根據GB/T6394—2017標準判定為10級。因此判定失效螺栓調質熱處理過程無異常。
采用飽和苦味酸溶液對拋光態試樣進行腐蝕並觀察，圖11所示為黑色斷麵附近金相組織，可見螺栓原始組織（調質熱處理前）晶粒粗大，直徑為0.10MM-0.15MM，與斷麵晶粒直徑基本吻合，分支裂紋沿原始組織晶界擴展。
對失效螺栓與完好螺栓分別進行表心硬度檢測，結果表2所示，表心硬度均符合ISO898-1;2013標準中關於10.9級螺栓的規定。
選取一件完好的螺栓進行負載試驗，斜墊角度為10度，當拉力值到達97.3KN時，螺栓斷裂於未旋合螺紋部位，經計算的螺栓抗拉強度為1 155MPA，符合ISO898-1；2013標準規定（不小於1 040MPA）。
2綜合分析
檢jian測ce結jie果guo表biao明ming，斷duan麵mian二er分fen之zhi一yi麵mian積ji的de區qu域yu呈cheng黑hei色se，氧yang化hua嚴yan重zhong，同tong事shi黑hei色se斷duan麵mian附fu近jin存cun在zai明ming顯xian的de分fen支zhi裂lie紋wen，裂lie紋wen兩liang側ce存cun在zai脫tuo碳tan現xian象xiang，說shuo明ming該gai黑hei色se斷duan麵mian而er形xing成cheng於yu調tiao質zhi熱re處chu理li前qian。另ling外wai二er分fen之zhi一yi斷duan麵mian麵mian積ji的de區qu域yu可ke見jian明ming顯xian的de沿yan晶jing形xing貌mao，晶jing界jie加jia粗cu，晶jing粒li粗cu大da，晶jing麵mian存cun在zai少shao量liang微wei孔kong，出chu現xian過guo燒shao特te征zheng。能neng普pu掃sao描miao未wei發fa現xian氧yang化hua現xian象xiang，該gai區qu域yu為wei裝zhuang配pei過guo程cheng中zhong的de瞬shun間jian區qu。失shi效xiao螺luo栓shuan化hua學xue成cheng分fen，表biao心xin硬ying度du、顯微組織、晶(jing)粒(li)度(du)等(deng)指(zhi)標(biao)未(wei)發(fa)現(xian)異(yi)常(chang)，最(zui)終(zhong)調(tiao)質(zhi)熱(re)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)正(zheng)常(chang)。黑(hei)山(shan)斷(duan)麵(mian)附(fu)近(jin)原(yuan)始(shi)組(zu)織(zhi)晶(jing)粒(li)粗(cu)大(da)，與(yu)斷(duan)麵(mian)晶(jing)粒(li)尺(chi)寸(cun)吻(wen)合(he)，說(shuo)明(ming)最(zui)終(zhong)調(tiao)質(zhi)熱(re)處(chu)理(li)前(qian)該(gai)區(qu)域(yu)存(cun)在(zai)過(guo)燒(shao)現(xian)象(xiang)。送(song)檢(jian)螺(luo)栓(shuan)頭(tou)部(bu)為(wei)紅(hong)打(da)成(cheng)型(xing)，有(you)理(li)由(you)推(tui)斷(duan)紅(hong)打(da)工(gong)序(xu)加(jia)熱(re)爐(lu)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)“跑溫”情況，導致個別螺栓發生過燒。在較高溫度下，S、P等deng低di熔rong點dian物wu質zhi首shou先xian在zai晶jing界jie點dian發fa生sheng偏pian聚ju，降jiang低di晶jing界jie熔rong點dian，晶jing界jie發fa生sheng氧yang化hua和he熔rong化hua，形xing成cheng沿yan晶jing過guo燒shao裂lie紋wen，削xue弱ruo了le晶jing界jie位wei置zhi的de強qiang度du，造zao成cheng螺luo栓shuan承cheng載zai能neng力li的de下xia降jiang。因yin此ci判pan斷duan送song檢jian螺luo栓shuan失shi效xiao模mo式shi為wei過guo燒shao引yin起qi的de過guo載zai斷duan裂lie。
3結論與建議
（1）送檢螺栓失效模式為過燒引起的過載斷裂。
（2）過燒發生於紅打工序。
（3）建議加強鍛造溫度和保溫時間的控製，杜絕過燒現象發生。
公司介紹：
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